忧郁的大能猫

好奇的探索者，理性的思考者，踏实的行动者。

Table of Contents:

第一部分：简介

第1章、温故而知新

主要介绍一些操作系统的基本知识，简述了设备驱动、操作系统、虚拟空间、物理空间、页映射、线程等基本概念。

• 虚拟地址
  物理地址对应于物理内存，是实际存在的。虚拟地址是不存在的地址空间，每个进程有自己独立的虚拟空间，然后通过某些映射方式，将虚拟地址转化为实际的物理地址。
  虚拟地址主要为了解决使用物理地址时，地址空间不隔离，内存使用效率低，运行地址不确定等问题。对于程序来说，它永远从 0x00000000 开始的连续地址，不需要考虑重定位。

第二部分：静态链接

第2章、编译和链接

使用gcc编译程序生成目标文件中，经历了四个过程：预处理、编译、汇编、链接

• 预编译：处理源代码文件中以“#”开头的与编译指令（生成 .i 文件）
• 编译：对预处理后的文件进行词法分析、语法分析、语义分析及优化，产生相应的汇编代码文件（生成 .s 文件）
  （gcc把预编译和编译合成一个步骤，使用cc1程序完成，改程序位于 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.7/ 中）
• 汇编：将汇编代码转成机器可执行的指令，每一个汇编语句几乎对应着一条机器指令（使用汇编器 as 完成，生成 .o 目标文件）
• 链接：链接需要用到的其他文件，生成最终可执行文件（使用ld程序，生成 .out 文件）（其过程包括地址和空间分配、符号决议、重定位）

第3章、目标文件里有什么

可执行文件格式：PE（windows下的Portable Executable）、ELF（linux下的 Executable Linkable Format），都是COFF（Common file firmat）格式的变种

动态链接库（DLL，Dynamic Linking Library，windows下的.dll和linux下的.so）和静态链接文库（Static Linking Library，windows下的的.lib和linux下的.a）文件已 ELF 格式存储。

linux下可用 file 指令查看文件格式
ELF文件结构：代码段、数据段、BSS段、文件头、段表、重定位表、字符串表、符号表、调试表

第4章、静态链接

空间与地址分配、符号解析和重定位

第5章、Windows PE/COFF

因为基于Linux开发，windows相关的暂时跳过

第三部分：装载与动态链接

第6章、可执行文件的装载与进程

操作系统装载程序到内存：覆盖装入和页映射

第7章、动态链接

静态链接会浪费内存和磁盘空间、模块更新困难

静态链接是链接时重定位，动态链接是装载时重定位

地址无关代码（PIC）：解决共享对象指令中对绝对地址的重定位问题

延迟绑定（PLT）：当函数第一次被调用时才进行绑定

ldd：查看程序依赖库
readelf：查看ELF结构相关信息
objdump：打印对象信息

第8章、Linux共享库的组织

共享库版本命名：libname.so.x.y.z（主版本号x（重大升级，不兼容其他版本），次版本号y（增量升级），发布版本号z（修正、改进））

SO-NAME：只保留主版本号的共享库名

链接名：即libname.so.x.y.z中的name

LD_LIBRARY_PATH：改变某程序的共享库查找路径
LD_PRELOAD：指定预先装载的一些共享库或目标文件
LD_DEBUG：打开动态链接器的调试功能

第9章、Windows下的动态链接

跳过

第四部分：库与运行库

第10章、内存

调用惯例：约定的函数调用方式

第11章、运行库

程序运行步骤：操作系统创建进程，把控制权交给程序入口（一般是运行库中某个入口函数）；入口函数对运行库和运行环境进行初始化，包括堆、I/O、线程、全局变量构造等；入口函数完成初始化后，调用main函数，执行程序主体部分；main函数执行完毕后，返回入口函数，进行清理工作，包括全局变量析构、堆销毁、关闭I/O等，然后进行系统调用结束进程

线程私有存储空间：栈、线程局部存储、寄存器

CRT（C语言运行库）：启动与退出、标准函数、I/O、堆、语言实现、调试

第12章、系统调用与API

系统调用：应用程序与操作系统内核之间的接口

第13章、运行库与实现

主要讲 Mini CRT的实现